一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油天然氣鉆井領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣鉆探的不斷深入，鉆井深度越來越深，地層溫度越來越高，當(dāng)垂深超過 5000m時(shí)，地層溫度就會(huì)接近200°C ;另一方面，鉆遇的地層越來越復(fù)雜，特別是強(qiáng)水敏的泥 頁巖地層、鹽巖層、鹽膏層越來越多。所以，鉆井所遇到的難度越來越大，對(duì)鉆井液性能，尤 其是抗溫性、抑制性提出了更高的要求。為了有效解決復(fù)雜地層深井鉆井過程的井壁穩(wěn)定 問題，常選用抗高溫的鹽水或飽和鹽水鉆井液。這就要求鉆井液處理劑同時(shí)具有耐高溫、抗 鹽的性能。鹽水鉆井液體系較淡水鉆井液體系具有更強(qiáng)的抑制性，能夠更好地抑制粘土水 化，保護(hù)井壁穩(wěn)定，能夠更好地實(shí)現(xiàn)鉆井安全及油氣層保護(hù)。包被劑作為鹽水體系中重要組 成部分，其抗溫、抗鹽能力、鹽水中粘土吸附能力及包被抑制粘土水化能力能夠很大程度上 決定鹽水鉆井液的好壞。但目前大多數(shù)包被劑抗溫性不好，特別是溫度到達(dá)200°C后，包被 劑就會(huì)失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，由按照重量份數(shù)計(jì)10-15份的丙烯酸、10-12 份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯(lián)劑、 0. 2-0. 5份的氯化鋁在0. 2-0. 5份引發(fā)劑的作用下共聚而成。所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基 三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞硫酸 氫鈉的混合物。
[0006] 該鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的制備方法，包括如下步驟（所有物質(zhì)均按重量份 數(shù)計(jì)）：
[0007] 1)向反應(yīng)釜中加入100-120份的水，將10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰 胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯(lián)劑和0. 2-0. 5份的氯 化鋁加入到反應(yīng)釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0008] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至8-12,之后通氮?dú)饩S持10-20min ;
[0009] 3)向反應(yīng)釜中加入0.2-0. 5重量份引發(fā)劑，在20-60°C條件下，反應(yīng)2-7h制得膠 液；
[0010] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑；
[0011] 所述步驟1)中，硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或 組合；
[0012] 所述步驟2)中，用氫氧化鈉或碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值；
[0013] 所述步驟3)中，引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物。
[0014] 本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑通過硅烷偶聯(lián)劑在包被劑的有機(jī)大分子和 無機(jī)鋁離子之間架起"分子橋"，使鋁離子很好的接到大分子上。包被劑大分子上引入三價(jià) 鋁離子，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粘土表面的快速吸附，達(dá)到強(qiáng)包被作用。
[0015] 本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的工作原理及有益效果是：該包被劑由丙 烯酸、2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、對(duì)苯乙烯磺酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑和氯化鋁在水溶液中共聚 而成的一種多元共聚物，共聚物中含有磺酸基團(tuán)、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗鹽能 力；磺酸基團(tuán)屬于抗高溫水化基團(tuán)，能夠提高共聚物的熱穩(wěn)定性；剛性基團(tuán)增加了分子鏈 耐高溫剪切的的破壞作用；此外，共聚物中含有三價(jià)鋁離子，可以實(shí)現(xiàn)粘土表面的快速吸 附，提高了共聚物的包被作用。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明中的物質(zhì)均按重量份數(shù)計(jì)。
[0017] 實(shí)施例1 :
[0018] 1)向反應(yīng)釜中加入100份的水，將10份的丙烯酸、10份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、2份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 05份的乙烯基三乙氧硅烷和0. 2份的氯化鋁加入到反應(yīng)釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0019] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至8,之后通氮?dú)饩S持IOmin ;
[0020] 3)向反應(yīng)釜中加入0. 2份過硫酸銨，在60°C條件下，反應(yīng)7h制得膠液；
[0021] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0022] 實(shí)施例2 :
[0023] 1)向反應(yīng)釜中加入120份的水，將15份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 1份的異丁基三乙氧硅烷和0. 5份的氯化鋁加入到反應(yīng)釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0024] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至12,之后通氮?dú)饩S持20min ;
[0025] 3)向反應(yīng)釜中加入0. 15重量份過硫酸銨和0. 1重量份亞硫酸氫鈉，在20°C條件 下，反應(yīng)2h制得膠液；
[0026] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0027] 實(shí)施例3 :
[0028] 1)向反應(yīng)釜中加入110份的水，將12份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、4份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 03份的乙烯基三乙氧硅烷、0. 03份的異丁基三乙氧硅烷和 〇. 3份的氯化鋁加入到反應(yīng)釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0029] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至11，之后通氮?dú)饩S持15min ;
[0030] 3)向反應(yīng)釜中加入0. 2重量份過硫酸銨和0. 2重量份亞硫酸氫鈉，在50°C條件 下，反應(yīng)4h ;
[0031] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑.
[0032] 實(shí)施例4 :
[0033] 1)向反應(yīng)釜中加入110份的水，將12份的丙烯酸、12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、4份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 03份的乙烯基三乙氧硅烷、0. 03份的異丁基三乙氧硅烷和 〇. 3份的氯化鋁加入到反應(yīng)釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0034] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至11，之后通氮?dú)饩S持15min ;
[0035] 3)向反應(yīng)釜中加入0. 25份過硫酸銨和0. 25份亞硫酸氫鈉，在50°C條件下，反應(yīng) 4h ；
[0036] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑.
[0037] 實(shí)施例5 :
[0038] 1)向反應(yīng)釜中加入120份的水，將10份的丙烯酸、10份的2-丙烯酰胺-2甲基丙 磺酸、2份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 08份的乙烯基三乙氧硅烷和0. 5份的氯化鋁加入到反應(yīng)釜 中，然后攪拌溶解得到混合水溶液；
[0039] 2)調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至12,之后通氮?dú)饩S持15min ;
[0040] 3)向反應(yīng)釜中加入0. 5重量份過硫酸按，在60°C條件下，反應(yīng)5h ;
[0041] 4)將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井 液用抗高溫抗鹽包被劑。
[0042] 鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑效果評(píng)價(jià)。
[0043] ①鉆井液性能實(shí)驗(yàn)
[0044] 在氯化鈉鹽水鉆井液體系、氯化鉀鉆井液體系及有機(jī)鹽鉆井液體系中分別加入 〇. 5 %抗高溫抗鹽包被劑和本領(lǐng)域常用包被劑測(cè)定流變性能。
[0045] 表1為鉆井液性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)
[0046]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，其特征在于，由按照重量份數(shù)計(jì)10-15份的丙烯 酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶 聯(lián)劑、0. 2-0. 5份的氯化鋁在0. 2-0. 5份引發(fā)劑的作用下共聚而成，所述的硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選 為乙烯基三乙氧硅烷和異丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑，所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸 銨和亞硫酸氫鈉的混合物。
3. 權(quán)利要求1所述的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑的制備方法，其特征在于，包括如下 步驟，所有物質(zhì)均按重量份數(shù)計(jì)： 1) 向反應(yīng)釜中加入100-120份的水，將10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2 甲基丙磺酸、2-5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0. 05-0. 1份的硅烷偶聯(lián)劑和0. 2-0. 5份的氯化鋁加 入到反應(yīng)釜中，然后攪拌溶解得到混合水溶液； 2) 調(diào)節(jié)步驟1中水溶液pH至8-12,之后通氮?dú)饩S持10-20min ; 3) 向反應(yīng)釜中加入0. 2-0. 5份引發(fā)劑，在20-60°C條件下，反應(yīng)2-7h而制得膠液； 4) 將制得到的膠液在溫度90°C下用烘箱烘12h，烘干后用粉碎機(jī)粉碎，制得鉆井液用 抗高溫抗鹽包被劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，步驟1)所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧硅烷和異 丁基三乙氧硅烷的一種或其組合。
5. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，所述步驟2)中，用氫氧化鈉或碳酸氫鈉調(diào)節(jié)pH值。
6. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，所述步驟3)中，引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸銨和亞 硫酸氫鈉的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑及其制備方法，該抗高溫抗鹽包被劑是由按照重量份數(shù)計(jì)10-15份的丙烯酸、10-12份的2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸、2-5份的對(duì)苯乙烯磺酸鈉、0.05-0.1份的硅烷偶聯(lián)劑、0.2-0.5份的氯化鋁在引發(fā)劑的作用下共聚而成的一種多元共聚物，本發(fā)明的包被劑中含有磺酸基團(tuán)、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的抗溫、抗鹽性能。此外，本發(fā)明包被劑中引入三價(jià)鋁離子，可以實(shí)現(xiàn)粘土表面的快速吸附，提高了包被劑的包被作用。本發(fā)明的鉆井液用抗高溫抗鹽包被劑可應(yīng)用于氯化鈉鉆井液體系、氯化鉀鉆井液體系及有機(jī)鹽鉆井液體系等。
【IPC分類】C08F220-06, C08F220-58, C08F212-14, C09K8-035
【公開號(hào)】CN104610938
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510031393
【發(fā)明人】李廣環(huán), 王偉忠, 谷艷峰, 張坤, 龍濤, 馬紅, 侯士立, 王磊磊, 霍寶玉
【申請(qǐng)人】中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日